智慧電子國家型計劃 IC前瞻研究攻克醫療,打造台灣成為「生醫電子科技島」IC新經濟奇蹟序幕開啟!?

2013年世界IC大會ISSCC會議最佳技術論文獎， 頒給了台灣醫療電子所開發的癲癇治療技術。

智慧電子 成了2014年世界消費電子展最吸睛的領域， 醫療電子所需核心元件，目前台灣半導體產業技術相當成熟。

「智慧電子國家型科技計畫」(NIPE)，生技業界普遍陌生， 但其前瞻研究計畫，一半以上已經凌駕4C轉向生醫。

台灣半導體製程及各種元件、電路技術都已相當成熟， 適當IC系統整合設計與介面改良足以轉向生醫應用。

Bio+ICT 有機會引來台灣生技「金鑽石」時代! 打造台灣成為「生醫電子科技島」，將面臨甚麼挑戰?

企劃 / 林明定

採訪 / 王柏豪、林亞歆、林怡君、鄔麗.巴旺

撰文 / 王柏豪、鄔麗‧巴旺

特別感謝 :    清華大學分子與生物細胞研究所長  張大慈教授

智慧型電子國家型計劃橋接辦公室 江政龍博士、曾桂香、陳思吟

水狸工場 姚南光博士

於本刊採訪工作進行的所有聯繫與協助！

BioICT序幕開啟

2月10日，美國加州舊金山，世界積體電路（integrated circuit，IC）最權威的盛會-- ISSCC( International Solid-State Circuits Conference in )大會開幕頒獎典禮上，來自台灣的交通大學前校長、電子工程系吳重雨教授，率領了梁勝富、闕河鳴、楊家驤及陳燦杰四位教授一起站在領獎台上。

2013年的ISSCC會議從世界各國頂尖IC研究團隊，以及國際知名大廠包括GE、Simens、Intell、Philip、台積電、聯發科、Toshiba等三千多件最新研究發表的角逐中，把最佳技術論文的桂冠頒給了台灣的「八通道閉迴路癲癇治療系統」。

過去十年來，ISSCC的最佳研究論文，沒有出現過台灣的名字。交大吳重雨教授於智慧型電子國家計畫(National Program for Intelligent Electronics,以下簡稱NPIE) 中所主持的「應用於癲癇治療元件之混合訊號與射頻整合晶片設計統」計畫，開發出了全世界第一顆成功的閉迴路癲癇治療晶片系統。

今年，世界IC界看見了以IC立國的台灣，轉向生醫工程的技術與成果，一樣也傲視於國際舞台……。

生醫電子潮流來臨

生醫產業其實一共分為三個類別：生醫製藥、生醫元件與診斷儀器。近幾年，台灣生技產業因為生醫製藥十年發展逐漸有成，加上政府政策及中研院院長翁啟惠的大力推動，生技醫藥類博得了台灣生技產業最大的版面以及發展的主流。

反觀，生醫元件與診斷儀器，這些都會用到大量的電子元件與電子技術，正是台灣的強項，全世界67%的IC都來自台灣，台灣半導體歷經三十餘年淬鍊，創造出了全球獨特且效率極佳的垂直分工產業結構，貢獻了台灣GDP的近25%，此兆元產業成了台灣經濟的鎮國之寶。

但直到近兩年電子業成長明顯遇到瓶頸，加上二次大戰後嬰兒潮步入高齡化健康照護的商機需求，電子大廠如GE、紛紛將成長重點轉向生醫工程領域，生醫元件與診斷儀器相關發展，開始匯聚成河。

生醫電子科技，也是許多人所謂的「Bio ICT」，也已經發展成一門跨多重學門的新興技術，在不同的領域中，台灣各大學和研究單位都可以看到與生醫電子相關的研究正在進行。生物學領域中，舉凡分子生物學、遺傳學、免疫學、生理學、毒理學、生物化學、營養學、藥理學、輻射生物學及環境生物學的研究，都開始結合電子息息相關。

Bio+ICT 這股潮流，才瞬間已勢不可擋…今年1月，2014年國際消費電子展(CES)在拉斯維加斯熱鬧落幕，CES一向被視為科技業界定調未來一年新技術開發方向的重要盛會。在今年的CES上，智慧型穿戴式保健與健身裝置，成了秀展最吸睛的領域，根據Accenture公司統計，今年CES上的數位保健/健身參展廠商就有300家之多，較去年增加了40%。

IC +Bio 台灣金鑽石世紀

這類健康裝置所需核心元件的開發，台灣具備成熟的技術，目前以半導體矽為基材所發展出的各種元件、電路，技術都已相當成熟，且價格實惠可以量產，封裝後的整合單晶片體積輕巧、攜帶方便。只要給予適當的設計與介面改良，使其操作簡單、檢測精準，即可以發展成智慧型醫療器材或居家型個人檢測儀器。

有國際知名生物技術公司已經跨海尋求和台灣IC公司的製造合作，如Life Technologies 所開發的生物晶片元件，不少就委託由台灣半導體廠製造代工。

政府早於1997年7月成立的「國家晶片系統設計中心」（Chip Implementation Center，CIC），現在隸屬「財團法人國家實驗研究院」推動各項業務工作，目前也是國科會審定之計畫項目唯一指定的晶片委託製造單位。近兩年，來自海、內外委託製造設計的晶片中，醫療電子類案件異軍突起。

2008年，在時任交通大學校長吳重雨號召下成立的「台灣生醫電子工程協會」，其宗旨與願景上就寫著，「台灣只要能緊緊抓住生技醫藥與生醫元件這兩項產業，很有機會可以快速切入美國估計一年約有兩兆美元的生醫相關產業市場。」

曾於美國太空總署擔任24年研發、專研晶片系統整合科技的交通大學晶片系統中心主任方偉騏教授說，「IC設計、開發和整合等前端科技是台灣最有實力的國際競爭力，生技醫療是台灣不能不發展的下一波產業，只要產業投入速度更快，IC+Bio 將有機會為台灣引來『金鑽石世紀』。」

NPIE前瞻計畫醫療凌駕4C

面對這波新市場潮流來臨，以台灣半導體產業製造根基，無疑具有舉足輕重的地位。生醫電子概念必須具備的一些特質，包括體積輕巧、操作簡單、檢測精準、容易判讀、耗電量低、攜帶方便、價格實惠等，台灣最擅長的晶片系統整合是最核心的科技。

政府也為求精益求精持續發展更前瞻技術，依據行政院科技顧問組「台灣半導體產業躍升策略規劃會議」結論，由國科會通過了將原來的「晶片系統國家型科技計畫」(NSoC)改由「智慧電子國家型科技計畫」(NPIE)，繼續於100年至104年執行，每年提撥預算約18-20億台幣，總計約百億台幣經費。

政府希望藉由NPIE科技計畫，讓台灣的IC設計持續於4C電子之外，也能在綠能電子、醫療電子上大放異彩，為台灣IC設計業開創一個新里程碑，引領國內新興產業發展，再創造台灣IC產業另一波新經濟。

其中，計畫中的前瞻研究分項，又主要作為前瞻學術研究環境建置與產學橋接，希望推動前瞻晶片系統、醫療電子、綠能電子、車用電子、3C電子等未來新技術的探勘與加值應用，致力於創新與先進技術平台開發，是積蓄台灣未來智慧型電子技術國際競爭力的重要能量。(見表一：智慧電子前瞻研究計畫清單)

NPIE執行至今短短不到三年，前瞻計畫分項召集人、成功大學電機系教授李昆忠表示，「目前前瞻研究分項總計近34項研究計畫中，有20項計畫屬於醫療電子群，已經凌駕4C電子類的17項，且遠遠高過綠能電子群的5項計畫，成為NPIE前瞻研究的最大主流。」

這群原來畢生投入電機、電子和資訊的教授和研究人員們，利用本身在晶片系統整合的專業與技術，紛紛跨界轉進醫療、監測與診斷應用開發。

從博士班就一頭栽進探索醫療電子的台大電機系副教授林致廷表示，台灣半導體晶片製程發展已非常成熟，0.35µM的晶片已不足以用在現在高階的電子產品上，但應用到醫療應用所需卻綽綽有餘。

這些IC電子的專家們透過NPIE的支持，在台灣IC科技的後花園裡，默默種下等著未來產業化發展應用的各種醫療電子科技，台灣IC科技移往先進醫療電子或生醫工程的潮流，已悄然拉開了序幕…。

今年一月起，前瞻計畫橋接辦公室主任更找來清華大學分子與生物細胞研究所長張大慈教授兼任，張大慈曾獲清華大學最佳產學合作獎，NPIE希望藉重她多年來在技術研究產業化的經驗，能協助將醫療電子類的技術成果轉化產業的橋接工作。

而在這過去以來，台灣生技業領域無人不知「生技製藥國家型計劃」，但詢問很多業者，普遍都對「智慧電子國家型科技計畫」相當陌生。

跨界融合 打造生醫電子島

事實上，生物醫學與電子工程兩者的研究方法是截然不同的。生物醫學在演化的過程中不斷發展，電子工程則是由上到下的系統設計，要將先進的電子工程和生物醫學的奧祕兩者融合，必然克服很多技術上的困難。

NPIE前瞻計畫項目中，包括身體生理測量、心腦訊號、嗅覺和疾病、睡眠呼吸障礙、人工視網膜、癲癇治療、慢性腎臟病尿液檢測、人工耳蝸、脊隨術中安全監測、壓力感測、生物分子檢測等。

如今透過跨領域的神奇組合，從前難以觀察的生理現象，甚至針對許多生理狀況所開發的新治療方案，都在生技醫療應用裡激盪出了更璀璨的火花，拓展了更多美麗的未來新世界。 

政府早於2005年6月起，就透過行政院科技顧問組規劃，協同中研院、國科會、衛生署及經濟部共同推動建設台灣成為「生醫科技島」，但該計畫五年執行期間已於2010屆滿。

這時候，另一端的NPIE計畫則正開始敲鑼打鼓，許多IC科技不斷突破傳統生物學的藩籬，也同時為電子產業帶來衝擊，卻展開了生物科技和IC資訊技術間劃時代的科技整合，打造「生醫電子科技島」是大家共同的夢想。

風塵僕僕領回2013年ISSCC最佳技術獎，吳重雨說，「以台灣現在的基礎，只需要更多系統整合的力量，生醫結合電子，台灣實現夢想將很有機會。」

一個小小晶片，蘊藏健康大未來…。

>>本文刊登於《環球生技月刊》Vol. 8